RU38949U1

RU38949U1 - DEVICE FOR GAS-CHROMATOGRAPHIC ANALYSIS OF THE CONCENTRATION OF CARBON OXIDE AND METHANE IN MULTICOMPONENT MIXTURES

Info

Publication number: RU38949U1
Application number: RU2004106438/20U
Authority: RU
Inventors: Л.В. Илясов; О.В. Кислица; В.В. Алферов; Э.М. Сульман; М.Г. Сульман; А.И. Сидоров; Т.В. Анкудинова
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2004-07-10

Abstract

1. Устройство для газохроматографического анализа концентрации оксида углерода и метана в многокомпонентных смесях, содержащее последовательно соединенные дозатор для ввода проб, хроматографическую колонку, заполненную неподвижной фазой, и детектор, отличающееся тем, что перед дозатором для ввода проб последовательно по ходу движения газа-носителя смонтированы стабилизатор давления газа-носителя, манометр, переменные дроссели, установленные параллельно друг другу, и трехходовый краник, а за хроматографической колонкой дополнительно установлены трехходовый краник и блок детектирования, включающий измерительную и сравнительную камеры.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что неподвижная фаза хроматографической колонки содержит гранулированный активированный уголь с размером гранул 0,3-0,5 мм.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что хроматографическая колонка выполнена длиной 1200-1300 мм с диаметром 2,95-3,05 мм.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в измерительной камере установлен термокондуктометрический детектор с рабочим током 100-101 мА.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве газа-носителя используется водород под давлением 0,24-0,25 кгс/смпри расходе 2-2,1 л/ч.1. A device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in multicomponent mixtures, containing a serially connected dispenser for introducing samples, a chromatographic column filled with a stationary phase, and a detector, characterized in that the front of the dispenser for introducing samples are sequentially mounted along the carrier gas carrier gas pressure stabilizer, pressure gauge, variable chokes installed parallel to each other, and a three-way valve, and behind the chromatographic column an additional set threeway cock and the detection unit comprising a measuring and comparison kamery.2. The device according to claim 1, characterized in that the stationary phase of the chromatographic column contains granular activated carbon with a granule size of 0.3-0.5 mm. The device according to claim 1, characterized in that the chromatographic column is made in the length of 1200-1300 mm with a diameter of 2.95-3.05 mm. The device according to claim 1, characterized in that a thermoconductometric detector with an operating current of 100-101 mA is installed in the measuring chamber. The device according to claim 1, characterized in that hydrogen is used as a carrier gas at a pressure of 0.24-0.25 kgf / cm2 at a flow rate of 2-2.1 l / h.

Description

Полезная модель относится к аналитической химии, в частности к газовой хроматографии, и может быть использовано в лабораториях химических производств, научно-исследовательских лабораториях, при анализе загрязнений окружающей среды, продуктов переработки нефти и пр.The utility model relates to analytical chemistry, in particular to gas chromatography, and can be used in chemical production laboratories, research laboratories, in the analysis of environmental pollution, oil refining products, etc.

Известно устройство для газохроматографического анализа многокомпонентных смесей (RU №2092835, кл. G 01 N 30/46, 1997 г.), состоящее из последовательно соединенных дозатора для ввода проб, многосекционной составной хроматографической колонки, которая включает секции заполненными неподвижными фазами различной полярности, детектора, отличного от масс-спектрального, кроме того последовательно соединенные разделительную колонку, узел для выделения индивидуальной хроматографической полосы из сложной смеси, модуль для получения многоэлементных спектров, содержащий индивидуальную хроматографическую колонку и пять многосекционных составных колонок, соединенных параллельно, причем каждая последующая ступень составных колонок включает предыдущую и содержит дополнительную секцию, масс-спектральный детектор, причем входы детекторов соединены с выходами каждой из колонок, а выход дозатора соединен с входом разделительной колонки.A device for gas chromatographic analysis of multicomponent mixtures (RU No. 2092835, class G 01 N 30/46, 1997), consisting of a series-connected dispenser for introducing samples, a multi-section composite chromatographic column, which includes sections filled with stationary phases of different polarity, detector different from the mass spectral, in addition, a dividing column is connected in series, a unit for separating an individual chromatographic strip from a complex mixture, a module for producing multi-element a tube containing an individual chromatographic column and five multisectional composite columns connected in parallel, each subsequent stage of the composite columns including the previous one and containing an additional section, a mass spectral detector, the inputs of the detectors being connected to the outputs of each column, and the output of the dispenser connected to the input of the separation columns.

Недостатком этого устройства является излишняя усложненность конструктивного оформления, что приводит к дополнительной материалоемкости используемого оборудования и увеличению стоимости проводимых измерений.The disadvantage of this device is the excessive complexity of the design, which leads to additional material consumption of the equipment used and an increase in the cost of measurements.

Задачей создания полезной модели является упрощение конструкции при сохранении точности и воспроизводимости результатов измерений.The task of creating a utility model is to simplify the design while maintaining the accuracy and reproducibility of the measurement results.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для газохроматографического анализа концентрации оксида углерода и метана в The problem is achieved in that in a device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in

многокомпонентных смесях содержащем последовательно соединенные дозатор для ввода проб, хроматографическую колонку, заполненную неподвижной фазой и детектор, согласно полезной модели, перед дозатором для ввода проб последовательно по ходу движения газа - носителя смонтированы стабилизатор давления газа-носителя, манометр, переменные дроссели, установленные параллельно друг другу и трехходовый краник, а за хроматографической колонкой дополнительно установлены трехходовый краник, и блок детектирования, включающего измерительную и сравнительную камеры. Неподвижная фаза хроматографической колонки содержит гранулированный активированный с размером гранул 0,3-0,5 мм. При этом хроматографическая колонка выполнена длиной 1200-1300 мм с диаметром 2,95-3,05 мм. В измерительной камере установлен термокондуктометрический детектор с рабочим током 100-101 мА. В качестве газа - носителя используется водород под давлением 0,24-0, 25 кгс/см³ при расходе 2-2,1 л/час.multicomponent mixtures containing a sequentially connected dispenser for introducing samples, a chromatographic column filled with a stationary phase and a detector, according to a utility model, in front of the dispenser for introducing samples, a carrier gas pressure stabilizer, a pressure gauge, variable chokes mounted in parallel to each other are mounted to a friend and a three-way faucet, and behind the chromatographic column an additional three-way faucet, and a detection unit, including a measuring and avnitelnuyu camera. The stationary phase of the chromatographic column contains granular activated with a granule size of 0.3-0.5 mm In this case, the chromatographic column is made in the length of 1200-1300 mm with a diameter of 2.95-3.05 mm. A thermoconductometric detector with an operating current of 100-101 mA is installed in the measuring chamber. As the carrier gas, hydrogen is used at a pressure of 0.24-0, 25 kgf / cm ³ at a flow rate of 2-2.1 l / h.

Использование последовательного построенной измерительной схемы хроматографическкого анализа многокомпонентных газовых смесей: стабилизатор давления для подачи газа-носителя, снабженный манометром, переменные дроссели, дозатор, хроматографическая колонка, которая заполнена активированным углем, трехходовые краники, термокондуктометрический детектор в измерительной камере и сравнительная камера, образующие блок детектирования, позволяет эффективно и с достаточной точностью определять содержание оксида углерода в газовых смесях. Выбранный рабочий ток термокондуктометрического детектора является стандартным и позволяет производить измерения с применением промышленно - выпускаемого оборудования. Применение хроматографической колонки с указанными габаритными характеристиками и активированного угля с размером гранул 0,3-0,5 мм в качестве хроматографической фазы позволяет полностью отделить оксид углерода и метан от остальных компонентов. Использование The use of a sequentially constructed measurement scheme for the chromatographic analysis of multicomponent gas mixtures: a pressure stabilizer for supplying a carrier gas equipped with a manometer, variable chokes, a dispenser, a chromatographic column that is filled with activated carbon, three-way valves, a thermoconductivity detector in the measuring chamber and a comparative chamber forming the detection unit , allows you to effectively and with sufficient accuracy to determine the content of carbon monoxide in gas mixtures . The selected operating current of the thermoconductometric detector is standard and allows measurements using industrial equipment. The use of a chromatographic column with the specified overall characteristics and activated carbon with a granule size of 0.3-0.5 mm as the chromatographic phase allows you to completely separate carbon monoxide and methane from other components. Using

в качестве газа-носителя водорода с указанными параметрами позволяет ограничить попадание в смесь дополнительных компонентов из воздуха и повышает точность анализа. Тем самым решается задача упрощения конструкции при сохранении точности и воспроизводимости результатов измерений.as a carrier gas of hydrogen with the specified parameters allows you to limit the ingress of additional components into the mixture from the air and increases the accuracy of the analysis. This solves the problem of simplifying the design while maintaining the accuracy and reproducibility of the measurement results.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства для газохроматографического анализа концентрации оксида углерода и метана в многокомпонентных смесях в режиме анализа; на фиг.2 изображена схема устройства для газохроматографического анализа концентрации оксида углерода и метана в многокомпонентных смесях в режиме продувки, а на фиг.3 - фрагмент хроматограммы.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in multicomponent mixtures in the analysis mode; figure 2 shows a diagram of a device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in multicomponent mixtures in the purge mode, and figure 3 is a fragment of the chromatogram.

Устройство содержит последовательно смонтированными по ходу движения газа - носителя стабилизатор 1 давления для подачи газа-носителя, манометр 2, переменные дроссели 3 и 4, трехходовой краник 5, дозатор для ввода проб 6, хроматографическую колонку 7, которая заполнена неподвижной фазой - активированным ушлем, второй трехходовой краник 8 и блок детектирования 10 с измерительной 9 и сравнительной 11 камерами.The device comprises a pressure stabilizer 1 for supplying a carrier gas, a pressure gauge 2, variable chokes 3 and 4, a three-way valve 5, a dispenser for introducing samples 6, a chromatographic column 7, which is filled with a stationary phase, with an activated pass, sequentially mounted in the direction of the carrier gas flow. a second three-way faucet 8 and a detection unit 10 with measuring 9 and comparative 11 cameras.

Поддержание температуры в интервале 20-25°С позволяет гарантировать долговечность эксплуатации термокондуктометрического детектора и хроматографической колонки, заполненной активированным углем.Maintaining a temperature in the range of 20-25 ° C allows us to guarantee the durability of the thermoconductometric detector and a chromatographic column filled with activated carbon.

Устройство для газохроматографического анализа концентрации оксида углерода и метана в многокомпанентных смесях работает следующим образом. Возможны два режима работы: "Анализ" и "Продувка". В режиме "Анализ" газ-носитель при постоянном давлении, создаваемом стабилизатором 1 давления, снабженном манометром 2, поступает к переменным дросселям 3 и 4, с помощью которых задаются требуемые расходы газа - носителя. В этом режиме газ - носитель проходит через краник 5 в дозатор для ввода пробы 6 и далее в хроматографическую колонку 7, из которой через трехходовой краник 8 поступает в измерительную камеру 9 A device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in multicomponent mixtures works as follows. Two operating modes are possible: “Analysis” and “Purge”. In the "Analysis" mode, the carrier gas at a constant pressure created by the pressure stabilizer 1, equipped with a pressure gauge 2, enters the variable throttles 3 and 4, with which the required flow rates of the carrier gas are set. In this mode, the carrier gas passes through the faucet 5 into the dispenser for introducing the sample 6 and then into the chromatographic column 7, from which through a three-way faucet 8 enters the measuring chamber 9

термокондуктометрического блока 10 детектирования. Газ - носитель из переменного дросселя 4 непосредственно поступает в сравнительную камеру 11 блока 10. Расходы газа - носителя в камерах 9 и 11 одинаковы и равны 2-2,1 л/час. Проба анализируемой газовой среды объемом 1 мл вводят в поток газа-носителя через дозатор 6 и разделяется на колонке 7. После того, как завершится детектирование оксида углерода и метана, трехходовые краники 5 и 8 переключаются в положение, показанное на фиг.2. Таким образом, устройство приводится в режим работы "Продувка". При этом поток газа-носителя протекает через колонку 7 в обратном направлении. Поэтому все оставшиеся в колонке компоненты выдуваются из нее в атмосферу через трехходовой краник 5. Экспериментально установлено, что для полноты удаления их из колонки необходимо 12-13 минут. Для упрощения интерпретации результатов анализа и исключения необходимости абсолютной градуировки устройства, методика анализа предусматривает использование величины "Постоянной дозы".thermoconductometric detection unit 10. The carrier gas from the variable choke 4 directly enters the comparative chamber 11 of block 10. The carrier gas flows in chambers 9 and 11 are the same and equal to 2-2.1 l / h. A sample of the analyzed gas medium with a volume of 1 ml is introduced into the carrier gas stream through the dispenser 6 and is divided into column 7. After the detection of carbon monoxide and methane is completed, the three-way valves 5 and 8 switch to the position shown in FIG. 2. Thus, the device is set to "Purge" mode. When this flow of carrier gas flows through the column 7 in the opposite direction. Therefore, all remaining components in the column are blown out of it into the atmosphere through a three-way faucet 5. It has been experimentally established that it takes 12-13 minutes to completely remove them from the column. To simplify the interpretation of the results of the analysis and eliminate the need for absolute calibration of the device, the analysis procedure involves the use of the value of "Constant dose".

Использование "Постоянной дозы" позволяет осуществлять расчеты неполных хроматограмм, т.е. хроматограмм, на которых зарегистрированы не все компоненты анализируемой газовой среды. Для использования "Постоянной дозы" перед анализом каждой пробы анализируемой среды, через дозатор 6 на анализ вводится проба воздуха, объем которой должен быть равен объему пробы анализируемой среды. При этом на хроматограмме регистрируются пик воздуха, а затем уже осуществляется разделение анализируемой газовой среды. Значение "Постоянной дозы" рассчитывается по формуле:The use of the "Constant Dose" allows the calculation of incomplete chromatograms, i.e. chromatograms on which not all components of the analyzed gas medium are recorded. To use the "Constant Dose" before analyzing each sample of the analyzed medium, an air sample is introduced through the dispenser 6 for analysis, the volume of which must be equal to the volume of the sample of the analyzed medium. At the same time, a peak of air is recorded on the chromatogram, and then the analyzed gas medium is separated. The value of the "constant dose" is calculated by the formula:

П=kS_n,P = kS _n ,

где k - коэффициент относительной чувствительности (поправочный коэффициент) для воздуха при работе термокондуктометрического детектора на водороде, S_n - площадь пика воздуха на хроматограмме.where k is the coefficient of relative sensitivity (correction factor) for air during operation of the thermoconductometric detector on hydrogen, S _n is the peak area of air in the chromatogram.

Так как "Постоянная дозы" несет информацию об объеме вводимой на анализ газовой среды, то объемная концентрация того компонента, пик которого имеется на неполной хроматограмме, может быть выражена в следующем виде:Since the “Dose Constant” carries information about the volume of the gas medium introduced into the analysis, the volume concentration of that component, the peak of which is on the incomplete chromatogram, can be expressed as follows:

где k_i - поправочный коэффициент для i-го компонента,where k _i - correction factor for the i-th component,

S_i - площадь пика i-го компонента на неполной хроматограмме.S _i is the peak area of the i-th component in the incomplete chromatogram.

Поправочные коэффициенты для воздуха, оксида углерода и метана, соответственно, равны 1,79, 1,87 и 2,03 при работе термокондуктометрического детектора на водороде.Correction factors for air, carbon monoxide and methane, respectively, are 1.79, 1.87 and 2.03 when the thermoconductometric detector is operated on hydrogen.

Данное устройство для газохроматографического анализа концентрации оксида углерода и метана в многокомпонентных смесях выполнено в виде опытного образца.This device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in multicomponent mixtures is made in the form of a prototype.

Claims

1. A device for gas chromatographic analysis of the concentration of carbon monoxide and methane in multicomponent mixtures, containing a serially connected dispenser for introducing samples, a chromatographic column filled with a stationary phase, and a detector, characterized in that the front of the dispenser for introducing samples are sequentially mounted along the carrier gas carrier gas pressure stabilizer, pressure gauge, variable chokes installed parallel to each other, and a three-way valve, and behind the chromatographic column an additional set threeway cock and detection unit comprising a measuring and a comparison chamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that the stationary phase of the chromatographic column contains granular activated carbon with a grain size of 0.3-0.5 mm

3. The device according to claim 1, characterized in that the chromatographic column is made in the length of 1200-1300 mm with a diameter of 2.95-3.05 mm.

4. The device according to claim 1, characterized in that a thermoconductometric detector with an operating current of 100-101 mA is installed in the measuring chamber.

5. The device according to claim 1, characterized in that hydrogen is used as a carrier gas at a pressure of 0.24-0.25 kgf / cm ³ at a flow rate of 2-2.1 l / h.